埃塞俄比亚吉布3水电站引水压力钢管安装技术研究

于磊，徐磊

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410000）

吉布3水电站位于埃塞俄比亚西南部OMO河上，距、首都亚的斯亚贝巴约300km。吉布3水电站总装机容量1870MW，水电站共安装10台单机容量为187MW的混流式水轮发电机组吉布3水电站共设2条引水压力钢管，2条引水压力钢管分别标记为左侧、右侧钢管。右侧钢管供水6#～10#机组，钢管总长度约612m，左侧钢管供水1#～5#机组，钢管长度约320m。每条引水压力钢管由上平段、上弯段、竖井段、下弯段、下平段、岔管群及支管段组成，钢管内径由φ11m→φ7.7m→φ5.0→φ4.2m，钢管进水口底部高程为782m，出水口中心高程为668m。在上平段各布置一台50t桥机用于竖井段及部分上平段安装，在三分岔管安装位置各布置一台100t桥机用于部分下平段、岔管群及支管段的安装。

1 支管安装

（1）支管管口直径为4.2米，材质为Q345R和07MnCrMoVR。支管采用立式运输，利用40t平板拖车通过下平段交通洞运抵三分岔管100t桥机底部，利用桥机把钢管吊起卸车。当平板拖车倒出后，将钢管放在运输轨道台车上，将首节（靠近蝶阀的钢管）定位钢管运输至安装位置，基本定位后开始调整管节与管道中心线对齐，检查配合标记。

（2）当支管运到安装位置后，利用千斤顶顶起钢管，再将台车拖走，通过调整钢管高程、轴线偏差等控制尺寸。合格后，采用焊接将支管环筋同支撑焊接加固牢靠。采用相同的方法将相邻钢管组装，并采用压铁等工装来压缝和调整错边，检查符合要求后进行焊接。

2 岔管群安装

每条钢管布置1个岔管群，岔管群采用埋藏式，每个岔管群由1个三分岔管、2个二分岔管及2条中间连接管组成。

2.1 二分岔管钢安装

二分岔管由国内制造厂预组装后，分6件运输单元运输至工地。现场准备工作完成后，即可进行二分岔管各单元运输，由于下交通洞尺寸较小，且施工空间较为狭窄，按安装顺序依次运入。运输单元在钢排架上卧式组装，采用三分岔管处的100t桥机对其吊装及调整，待测量检查合格后再进行定位并加固。利用布置在安装洞内的10t卷扬机、50t滑轮组以及转向地锚通过桥机底部交通洞将其滑移就位，将二分岔管形成一个整体，再精确调整和检查二分岔管的中心、高程等，用支撑加固，可靠加固后即开始焊接工作。

2.2 中间连接管组装

在三分岔管与二分岔管之间布置中间连接管，内径为5m。为了减少中间连接管现场安装的环缝数量，采取在车间将三节中间连接管焊接在一起，其最大运输单元尺寸为7.5m×5.4m×5.4m，重量约为35t。将中间连接管各管节单元运输至三分岔管段100t桥机下，利用桥机将中间连接管各运输单元卸在40t运输台车上，然后启动卷扬机将台车托至安装位置，用千斤顶将钢管顶起并在底部用型钢支架支撑中间连接管，拆出运输台车，用手拉葫芦配合调整待安装管节的各项安装尺寸，符合要求后，即可进行环缝对接。

2.3 三分岔管组装

三分岔管由国内制造厂预组装后分为8件运输单元到工地，其中最大运输单位外形尺寸9m×6.4m×5.7m，单重为68吨，单件运输尺寸与重量均远超二分岔管各运输单元。交通洞尺寸较小，且施工空间较为狭窄，不能将三分岔管所有8件运输单元一次性拉入组装位置，只能按安装顺序依次运入。三分岔管各组装部件用80t平板车通过下部交通洞运输至100t桥机卸车位置，按顺序依次组装各单元，利用千斤顶及手拉葫芦调整岔管安装位置，其安装偏差符合设计图纸和规范要求后，为了减少组装误差，在每一单元就位并检查合格后，立即用拉筋、支撑等将其固定，这样逐渐将整个三分岔管组装完成，牢固可靠后，开始焊接。

2.4 岔管群水压试验

根据设计提供内水压力值（含水锤压力）为3.0MPa，水压试验值按1.25倍设计水压力值考虑，为3.75MPa。一个三分岔管、二个二分岔管及中间连接管组成岔管群进行一次打压，二个岔管群水压试验共用一组闷头。一个岔管群充水重量及自重共计约为3000吨。水压试验分设计压力3MPa和最大水压试验压力3.75 MPa两个阶段。岔管群水压试验压力上升速度应缓慢、均匀（压力变化速率不超过0.05MPa/分钟），升至第一阶段设计压力值3MPa，保持30分钟；对岔管群进行检查，若情况正常，继续升至第二阶段试验压力值3.75MPa，保持30分钟；再次检查有无渗水和其他异常情况，若无异常，业主及监理确认后利用顶部泄压阀将压力降至设计压力，保持30分钟。

3 下平段钢管安装

下平段管口直径为7.7米，材质为07MnCrMoVR。下平段钢管利用40t平板拖车采用卧式（管口朝下）运抵下平段与下交通洞交汇处，利用交汇处顶部预埋的锚钩把钢管吊起卸车、翻身。当平板拖车倒出后，将钢管放在运输轨道台车上，启动卷扬机把钢管拖到安装位置安装。当钢管运到安装位置后，然后利用千斤顶顶起钢管，然后将台车拖走，通过调整钢管高程、轴线偏差等控制尺寸，合格后，将钢管环筋同支撑焊接加固牢靠。采用相同的方法将相邻钢管组装，并采用压铁等工装来压缝和调整错边，检查符合要求后进行焊接。

4 竖井段钢管安装

竖井段钢管由下弯段钢管、垂直段钢管及上弯段钢管组成，管口直径均为7.7米，材质为16MnR和07MnCrMoVR。

4.1 下弯段钢管安装

（1）为便于安装，竖井段下弯段钢管的最后3节钢管采用车间50t龙门吊装车，用平板车从下部交通洞（管口朝下）运输至下交通洞与下平段交汇处，通过预设天锚的起吊和翻身，然后用卷扬机，将台车沿轨道运输至安装位置，利用下弯部位和天锚、千斤顶将钢管从台车上脱离，移走台车，通过千斤顶、手拉葫芦将钢管移至安装位置后，用千斤顶调整钢管的中心水平、中心线在允许范围内，然后用拉筋、工字钢等加固。

（2）下弯段钢管其余各节，用平板车从上部交通洞（管口朝下）运输至上平洞50t临时桥机下部，通过桥机和天锚的起吊和翻身，吊装至竖井口，将钢管下降至下面已准备好的轨道上，利用布置底部的地锚和导向滑轮配合把钢管拖住，启动50t临时桥机，缓慢让钢管沿轨道下滑到安装位置。

（3）利用千斤顶对称缓慢顶起钢管，然后对钢管进行调整，当钢管高程、轴线倾斜度等控制尺寸调整合格后，将支撑同钢管焊接并加固牢靠。采用相同的方法将相邻钢管组装，并采用压铁等工装来压缝和调整错边，检查符合要求后进行焊接。

4.2 垂直段钢管、上弯段钢管安装

垂直段钢管和上弯段钢管的吊装、翻身均在上平段50t临时桥机工作范围内，因此可将钢管用汽车从制作车间整节运输，从上部施工支洞运输至上平段50t桥机下面，用50t桥机卸车并吊运至安装位置就位。为加快安装进度，在满足吊装条件下，在50t桥机下面布置一个组拼工位，将相邻两节钢管进行组装并进行环缝的焊接和探伤，然后50t桥机吊入安装位置。

5 上平段钢管安装

上平段钢管包括水平段、渐变段、进口段，直径为 7.7～11m。

（1）上平管段钢管直径为7.7m，在安装时用平板车将钢管运输至天锚下，利用该部位设置的天锚卸车、翻身吊装到已备好的转运台车上，通过台车运输至安装部位进行安装。

（2）渐变段钢管直径由7.7m至11m渐变段，利用吊车和台车将其渐变段各瓦片依次通过阻抗管内部，运至安装位置，再利用在其上部自制的单轨吊进行吊装就位。

（3）其余11m钢管，安装方案同阻抗管相似，各瓦片利用50吨汽车吊将其安装支撑平台上，通过调整钢管高程、轴线偏差等控制尺寸。合格后，利用电焊将钢管环筋和支撑焊接加固牢靠，并采用压铁等工装来压缝和调整错边，检查符合要求后进行焊接。

6 结语

埃塞俄比亚吉布3水电站引水压力钢管安装，安装工程量大，工期短，都是洞内安装，特别是岔管群体形复杂、单件重量较重、尺寸较大、焊接要求高，且安装空间较小。利用CAD辅助设计与计算，形成岔管群及各安装单元的空间模型，在计算机中进行模拟操作，解决大吨位卜形岔管的运输难题，节省了成本。同时通过水压试验，为岔管的长期安全运行提供可靠保证。埃塞俄比亚吉布3引水压力钢管采用国外技术标准制造、组焊、水压试验和验收，施工过程中出现了标准的交叉引用，尤其是材料标准、制造标准和焊接标准的交叉引用的现象，同时欧标、ASME等国外标准规范的论述也不一致。